include/llvm/IR/Instruction.h

   1 //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains the declaration of the Instruction class, which is the
  11 // base class for all of the LLVM instructions.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_IR_INSTRUCTION_H
  16 #define LLVM_IR_INSTRUCTION_H
  17
  18 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
  19 #include "llvm/ADT/ilist_node.h"
  20 #include "llvm/IR/DebugLoc.h"
  21 #include "llvm/IR/User.h"
  22
  23 namespace llvm {
  24
  25 class FastMathFlags;
  26 class LLVMContext;
  27 class MDNode;
  28 struct AAMDNodes;
  29
  30 template<typename ValueSubClass, typename ItemParentClass>
  31   class SymbolTableListTraits;
  32
  33 class Instruction : public User, public ilist_node<Instruction> {
  34   void operator=(const Instruction &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  35   Instruction(const Instruction &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  36
  37   BasicBlock *Parent;
  38   DebugLoc DbgLoc;                         // 'dbg' Metadata cache.
  39
  40   enum {
  41     /// HasMetadataBit - This is a bit stored in the SubClassData field which
  42     /// indicates whether this instruction has metadata attached to it or not.
  43     HasMetadataBit = 1 << 15
  44   };
  45 public:
  46   // Out of line virtual method, so the vtable, etc has a home.
  47   ~Instruction();
  48
  49   /// user_back - Specialize the methods defined in Value, as we know that an
  50   /// instruction can only be used by other instructions.
  51   Instruction       *user_back()       { return cast<Instruction>(*user_begin());}
  52   const Instruction *user_back() const { return cast<Instruction>(*user_begin());}
  53
  54   inline const BasicBlock *getParent() const { return Parent; }
  55   inline       BasicBlock *getParent()       { return Parent; }
  56
  57   const DataLayout *getDataLayout() const;
  58
  59   /// removeFromParent - This method unlinks 'this' from the containing basic
  60   /// block, but does not delete it.
  61   ///
  62   void removeFromParent();
  63
  64   /// eraseFromParent - This method unlinks 'this' from the containing basic
  65   /// block and deletes it.
  66   ///
  67   void eraseFromParent();
  68
  69   /// insertBefore - Insert an unlinked instructions into a basic block
  70   /// immediately before the specified instruction.
  71   void insertBefore(Instruction *InsertPos);
  72
  73   /// insertAfter - Insert an unlinked instructions into a basic block
  74   /// immediately after the specified instruction.
  75   void insertAfter(Instruction *InsertPos);
  76
  77   /// moveBefore - Unlink this instruction from its current basic block and
  78   /// insert it into the basic block that MovePos lives in, right before
  79   /// MovePos.
  80   void moveBefore(Instruction *MovePos);
  81
  82   //===--------------------------------------------------------------------===//
  83   // Subclass classification.
  84   //===--------------------------------------------------------------------===//
  85
  86   /// getOpcode() returns a member of one of the enums like Instruction::Add.
  87   unsigned getOpcode() const { return getValueID() - InstructionVal; }
  88
  89   const char *getOpcodeName() const { return getOpcodeName(getOpcode()); }
  90   bool isTerminator() const { return isTerminator(getOpcode()); }
  91   bool isBinaryOp() const { return isBinaryOp(getOpcode()); }
  92   bool isShift() { return isShift(getOpcode()); }
  93   bool isCast() const { return isCast(getOpcode()); }
  94
  95   static const char* getOpcodeName(unsigned OpCode);
  96
  97   static inline bool isTerminator(unsigned OpCode) {
  98     return OpCode >= TermOpsBegin && OpCode < TermOpsEnd;
  99   }
 100
 101   static inline bool isBinaryOp(unsigned Opcode) {
 102     return Opcode >= BinaryOpsBegin && Opcode < BinaryOpsEnd;
 103   }
 104
 105   /// @brief Determine if the Opcode is one of the shift instructions.
 106   static inline bool isShift(unsigned Opcode) {
 107     return Opcode >= Shl && Opcode <= AShr;
 108   }
 109
 110   /// isLogicalShift - Return true if this is a logical shift left or a logical
 111   /// shift right.
 112   inline bool isLogicalShift() const {
 113     return getOpcode() == Shl || getOpcode() == LShr;
 114   }
 115
 116   /// isArithmeticShift - Return true if this is an arithmetic shift right.
 117   inline bool isArithmeticShift() const {
 118     return getOpcode() == AShr;
 119   }
 120
 121   /// @brief Determine if the OpCode is one of the CastInst instructions.
 122   static inline bool isCast(unsigned OpCode) {
 123     return OpCode >= CastOpsBegin && OpCode < CastOpsEnd;
 124   }
 125
 126   //===--------------------------------------------------------------------===//
 127   // Metadata manipulation.
 128   //===--------------------------------------------------------------------===//
 129
 130   /// hasMetadata() - Return true if this instruction has any metadata attached
 131   /// to it.
 132   bool hasMetadata() const {
 133     return !DbgLoc.isUnknown() || hasMetadataHashEntry();
 134   }
 135
 136   /// hasMetadataOtherThanDebugLoc - Return true if this instruction has
 137   /// metadata attached to it other than a debug location.
 138   bool hasMetadataOtherThanDebugLoc() const {
 139     return hasMetadataHashEntry();
 140   }
 141
 142   /// getMetadata - Get the metadata of given kind attached to this Instruction.
 143   /// If the metadata is not found then return null.
 144   MDNode *getMetadata(unsigned KindID) const {
 145     if (!hasMetadata()) return nullptr;
 146     return getMetadataImpl(KindID);
 147   }
 148
 149   /// getMetadata - Get the metadata of given kind attached to this Instruction.
 150   /// If the metadata is not found then return null.
 151   MDNode *getMetadata(StringRef Kind) const {
 152     if (!hasMetadata()) return nullptr;
 153     return getMetadataImpl(Kind);
 154   }
 155
 156   /// getAllMetadata - Get all metadata attached to this Instruction.  The first
 157   /// element of each pair returned is the KindID, the second element is the
 158   /// metadata value.  This list is returned sorted by the KindID.
 159   void getAllMetadata(SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, MDNode*> > &MDs)const{
 160     if (hasMetadata())
 161       getAllMetadataImpl(MDs);
 162   }
 163
 164   /// getAllMetadataOtherThanDebugLoc - This does the same thing as
 165   /// getAllMetadata, except that it filters out the debug location.
 166   void getAllMetadataOtherThanDebugLoc(SmallVectorImpl<std::pair<unsigned,
 167                                        MDNode*> > &MDs) const {
 168     if (hasMetadataOtherThanDebugLoc())
 169       getAllMetadataOtherThanDebugLocImpl(MDs);
 170   }
 171
 172   /// getAAMetadata - Fills the AAMDNodes structure with AA metadata from
 173   /// this instruction. When Merge is true, the existing AA metadata is
 174   /// merged with that from this instruction providing the most-general result.
 175   void getAAMetadata(AAMDNodes &N, bool Merge = false) const;
 176
 177   /// setMetadata - Set the metadata of the specified kind to the specified
 178   /// node.  This updates/replaces metadata if already present, or removes it if
 179   /// MD is null.
 180   void setMetadata(unsigned KindID, Value *MD);
 181   void setMetadata(StringRef Kind, Value *MD);
 182
 183   /// \brief Drop unknown metadata.
 184   /// Passes are required to drop metadata they don't understand. This is a
 185   /// convenience method for passes to do so.
 186   void dropUnknownMetadata(ArrayRef<unsigned> KnownIDs);
 187   void dropUnknownMetadata() {
 188     return dropUnknownMetadata(None);
 189   }
 190   void dropUnknownMetadata(unsigned ID1) {
 191     return dropUnknownMetadata(makeArrayRef(ID1));
 192   }
 193   void dropUnknownMetadata(unsigned ID1, unsigned ID2) {
 194     unsigned IDs[] = {ID1, ID2};
 195     return dropUnknownMetadata(IDs);
 196   }
 197
 198   /// setAAMetadata - Sets the metadata on this instruction from the
 199   /// AAMDNodes structure.
 200   void setAAMetadata(const AAMDNodes &N);
 201
 202   /// setDebugLoc - Set the debug location information for this instruction.
 203   void setDebugLoc(const DebugLoc &Loc) { DbgLoc = Loc; }
 204
 205   /// getDebugLoc - Return the debug location for this node as a DebugLoc.
 206   const DebugLoc &getDebugLoc() const { return DbgLoc; }
 207
 208   /// Set or clear the unsafe-algebra flag on this instruction, which must be an
 209   /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of
 210   /// this flag.
 211   void setHasUnsafeAlgebra(bool B);
 212
 213   /// Set or clear the no-nans flag on this instruction, which must be an
 214   /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of
 215   /// this flag.
 216   void setHasNoNaNs(bool B);
 217
 218   /// Set or clear the no-infs flag on this instruction, which must be an
 219   /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of
 220   /// this flag.
 221   void setHasNoInfs(bool B);
 222
 223   /// Set or clear the no-signed-zeros flag on this instruction, which must be
 224   /// an operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of
 225   /// this flag.
 226   void setHasNoSignedZeros(bool B);
 227
 228   /// Set or clear the allow-reciprocal flag on this instruction, which must be
 229   /// an operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of
 230   /// this flag.
 231   void setHasAllowReciprocal(bool B);
 232
 233   /// Convenience function for setting multiple fast-math flags on this
 234   /// instruction, which must be an operator which supports these flags. See
 235   /// LangRef.html for the meaning of these flags.
 236   void setFastMathFlags(FastMathFlags FMF);
 237
 238   /// Convenience function for transferring all fast-math flag values to this
 239   /// instruction, which must be an operator which supports these flags. See
 240   /// LangRef.html for the meaning of these flags.
 241   void copyFastMathFlags(FastMathFlags FMF);
 242
 243   /// Determine whether the unsafe-algebra flag is set.
 244   bool hasUnsafeAlgebra() const;
 245
 246   /// Determine whether the no-NaNs flag is set.
 247   bool hasNoNaNs() const;
 248
 249   /// Determine whether the no-infs flag is set.
 250   bool hasNoInfs() const;
 251
 252   /// Determine whether the no-signed-zeros flag is set.
 253   bool hasNoSignedZeros() const;
 254
 255   /// Determine whether the allow-reciprocal flag is set.
 256   bool hasAllowReciprocal() const;
 257
 258   /// Convenience function for getting all the fast-math flags, which must be an
 259   /// operator which supports these flags. See LangRef.html for the meaning of
 260   /// these flags.
 261   FastMathFlags getFastMathFlags() const;
 262
 263   /// Copy I's fast-math flags
 264   void copyFastMathFlags(const Instruction *I);
 265
 266 private:
 267   /// hasMetadataHashEntry - Return true if we have an entry in the on-the-side
 268   /// metadata hash.
 269   bool hasMetadataHashEntry() const {
 270     return (getSubclassDataFromValue() & HasMetadataBit) != 0;
 271   }
 272
 273   // These are all implemented in Metadata.cpp.
 274   MDNode *getMetadataImpl(unsigned KindID) const;
 275   MDNode *getMetadataImpl(StringRef Kind) const;
 276   void getAllMetadataImpl(SmallVectorImpl<std::pair<unsigned,MDNode*> > &)const;
 277   void getAllMetadataOtherThanDebugLocImpl(SmallVectorImpl<std::pair<unsigned,
 278                                            MDNode*> > &) const;
 279   void clearMetadataHashEntries();
 280 public:
 281   //===--------------------------------------------------------------------===//
 282   // Predicates and helper methods.
 283   //===--------------------------------------------------------------------===//
 284
 285
 286   /// isAssociative - Return true if the instruction is associative:
 287   ///
 288   ///   Associative operators satisfy:  x op (y op z) === (x op y) op z
 289   ///
 290   /// In LLVM, the Add, Mul, And, Or, and Xor operators are associative.
 291   ///
 292   bool isAssociative() const;
 293   static bool isAssociative(unsigned op);
 294
 295   /// isCommutative - Return true if the instruction is commutative:
 296   ///
 297   ///   Commutative operators satisfy: (x op y) === (y op x)
 298   ///
 299   /// In LLVM, these are the associative operators, plus SetEQ and SetNE, when
 300   /// applied to any type.
 301   ///
 302   bool isCommutative() const { return isCommutative(getOpcode()); }
 303   static bool isCommutative(unsigned op);
 304
 305   /// isIdempotent - Return true if the instruction is idempotent:
 306   ///
 307   ///   Idempotent operators satisfy:  x op x === x
 308   ///
 309   /// In LLVM, the And and Or operators are idempotent.
 310   ///
 311   bool isIdempotent() const { return isIdempotent(getOpcode()); }
 312   static bool isIdempotent(unsigned op);
 313
 314   /// isNilpotent - Return true if the instruction is nilpotent:
 315   ///
 316   ///   Nilpotent operators satisfy:  x op x === Id,
 317   ///
 318   ///   where Id is the identity for the operator, i.e. a constant such that
 319   ///     x op Id === x and Id op x === x for all x.
 320   ///
 321   /// In LLVM, the Xor operator is nilpotent.
 322   ///
 323   bool isNilpotent() const { return isNilpotent(getOpcode()); }
 324   static bool isNilpotent(unsigned op);
 325
 326   /// mayWriteToMemory - Return true if this instruction may modify memory.
 327   ///
 328   bool mayWriteToMemory() const;
 329
 330   /// mayReadFromMemory - Return true if this instruction may read memory.
 331   ///
 332   bool mayReadFromMemory() const;
 333
 334   /// mayReadOrWriteMemory - Return true if this instruction may read or
 335   /// write memory.
 336   ///
 337   bool mayReadOrWriteMemory() const {
 338     return mayReadFromMemory() || mayWriteToMemory();
 339   }
 340
 341   /// isAtomic - Return true if this instruction has an
 342   /// AtomicOrdering of unordered or higher.
 343   ///
 344   bool isAtomic() const;
 345
 346   /// mayThrow - Return true if this instruction may throw an exception.
 347   ///
 348   bool mayThrow() const;
 349
 350   /// mayReturn - Return true if this is a function that may return.
 351   /// this is true for all normal instructions. The only exception
 352   /// is functions that are marked with the 'noreturn' attribute.
 353   ///
 354   bool mayReturn() const;
 355
 356   /// mayHaveSideEffects - Return true if the instruction may have side effects.
 357   ///
 358   /// Note that this does not consider malloc and alloca to have side
 359   /// effects because the newly allocated memory is completely invisible to
 360   /// instructions which don't used the returned value.  For cases where this
 361   /// matters, isSafeToSpeculativelyExecute may be more appropriate.
 362   bool mayHaveSideEffects() const {
 363     return mayWriteToMemory() || mayThrow() || !mayReturn();
 364   }
 365
 366   /// clone() - Create a copy of 'this' instruction that is identical in all
 367   /// ways except the following:
 368   ///   * The instruction has no parent
 369   ///   * The instruction has no name
 370   ///
 371   Instruction *clone() const;
 372
 373   /// isIdenticalTo - Return true if the specified instruction is exactly
 374   /// identical to the current one.  This means that all operands match and any
 375   /// extra information (e.g. load is volatile) agree.
 376   bool isIdenticalTo(const Instruction *I) const;
 377
 378   /// isIdenticalToWhenDefined - This is like isIdenticalTo, except that it
 379   /// ignores the SubclassOptionalData flags, which specify conditions
 380   /// under which the instruction's result is undefined.
 381   bool isIdenticalToWhenDefined(const Instruction *I) const;
 382
 383   /// When checking for operation equivalence (using isSameOperationAs) it is
 384   /// sometimes useful to ignore certain attributes.
 385   enum OperationEquivalenceFlags {
 386     /// Check for equivalence ignoring load/store alignment.
 387     CompareIgnoringAlignment = 1<<0,
 388     /// Check for equivalence treating a type and a vector of that type
 389     /// as equivalent.
 390     CompareUsingScalarTypes = 1<<1
 391   };
 392
 393   /// This function determines if the specified instruction executes the same
 394   /// operation as the current one. This means that the opcodes, type, operand
 395   /// types and any other factors affecting the operation must be the same. This
 396   /// is similar to isIdenticalTo except the operands themselves don't have to
 397   /// be identical.
 398   /// @returns true if the specified instruction is the same operation as
 399   /// the current one.
 400   /// @brief Determine if one instruction is the same operation as another.
 401   bool isSameOperationAs(const Instruction *I, unsigned flags = 0) const;
 402
 403   /// isUsedOutsideOfBlock - Return true if there are any uses of this
 404   /// instruction in blocks other than the specified block.  Note that PHI nodes
 405   /// are considered to evaluate their operands in the corresponding predecessor
 406   /// block.
 407   bool isUsedOutsideOfBlock(const BasicBlock *BB) const;
 408
 409
 410   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
 411   static inline bool classof(const Value *V) {
 412     return V->getValueID() >= Value::InstructionVal;
 413   }
 414
 415   //----------------------------------------------------------------------
 416   // Exported enumerations.
 417   //
 418   enum TermOps {       // These terminate basic blocks
 419 #define  FIRST_TERM_INST(N)             TermOpsBegin = N,
 420 #define HANDLE_TERM_INST(N, OPC, CLASS) OPC = N,
 421 #define   LAST_TERM_INST(N)             TermOpsEnd = N+1
 422 #include "llvm/IR/Instruction.def"
 423   };
 424
 425   enum BinaryOps {
 426 #define  FIRST_BINARY_INST(N)             BinaryOpsBegin = N,
 427 #define HANDLE_BINARY_INST(N, OPC, CLASS) OPC = N,
 428 #define   LAST_BINARY_INST(N)             BinaryOpsEnd = N+1
 429 #include "llvm/IR/Instruction.def"
 430   };
 431
 432   enum MemoryOps {
 433 #define  FIRST_MEMORY_INST(N)             MemoryOpsBegin = N,
 434 #define HANDLE_MEMORY_INST(N, OPC, CLASS) OPC = N,
 435 #define   LAST_MEMORY_INST(N)             MemoryOpsEnd = N+1
 436 #include "llvm/IR/Instruction.def"
 437   };
 438
 439   enum CastOps {
 440 #define  FIRST_CAST_INST(N)             CastOpsBegin = N,
 441 #define HANDLE_CAST_INST(N, OPC, CLASS) OPC = N,
 442 #define   LAST_CAST_INST(N)             CastOpsEnd = N+1
 443 #include "llvm/IR/Instruction.def"
 444   };
 445
 446   enum OtherOps {
 447 #define  FIRST_OTHER_INST(N)             OtherOpsBegin = N,
 448 #define HANDLE_OTHER_INST(N, OPC, CLASS) OPC = N,
 449 #define   LAST_OTHER_INST(N)             OtherOpsEnd = N+1
 450 #include "llvm/IR/Instruction.def"
 451   };
 452 private:
 453   // Shadow Value::setValueSubclassData with a private forwarding method so that
 454   // subclasses cannot accidentally use it.
 455   void setValueSubclassData(unsigned short D) {
 456     Value::setValueSubclassData(D);
 457   }
 458   unsigned short getSubclassDataFromValue() const {
 459     return Value::getSubclassDataFromValue();
 460   }
 461
 462   void setHasMetadataHashEntry(bool V) {
 463     setValueSubclassData((getSubclassDataFromValue() & ~HasMetadataBit) |
 464                          (V ? HasMetadataBit : 0));
 465   }
 466
 467   friend class SymbolTableListTraits<Instruction, BasicBlock>;
 468   void setParent(BasicBlock *P);
 469 protected:
 470   // Instruction subclasses can stick up to 15 bits of stuff into the
 471   // SubclassData field of instruction with these members.
 472
 473   // Verify that only the low 15 bits are used.
 474   void setInstructionSubclassData(unsigned short D) {
 475     assert((D & HasMetadataBit) == 0 && "Out of range value put into field");
 476     setValueSubclassData((getSubclassDataFromValue() & HasMetadataBit) | D);
 477   }
 478
 479   unsigned getSubclassDataFromInstruction() const {
 480     return getSubclassDataFromValue() & ~HasMetadataBit;
 481   }
 482
 483   Instruction(Type *Ty, unsigned iType, Use *Ops, unsigned NumOps,
 484               Instruction *InsertBefore = nullptr);
 485   Instruction(Type *Ty, unsigned iType, Use *Ops, unsigned NumOps,
 486               BasicBlock *InsertAtEnd);
 487   virtual Instruction *clone_impl() const = 0;
 488
 489 };
 490
 491 // Instruction* is only 4-byte aligned.
 492 template<>
 493 class PointerLikeTypeTraits<Instruction*> {
 494   typedef Instruction* PT;
 495 public:
 496   static inline void *getAsVoidPointer(PT P) { return P; }
 497   static inline PT getFromVoidPointer(void *P) {
 498     return static_cast<PT>(P);
 499   }
 500   enum { NumLowBitsAvailable = 2 };
 501 };
 502
 503 } // End llvm namespace
 504
 505 #endif